Zašto su led svjetlima potrebni rashladni elementi?
Svjetlosne{0}}diode (LED) su poluvodički uređaji koji pretvaraju električnu energiju u svjetlosnu energiju, ali dio električne energije se pretvara u toplotnu energiju. Temperatura na kojoj se toplotna energija prenosi sa LED svjetlosnih perli na PCB ploču naziva se temperatura spoja, a raspad svjetlosti ili vijek trajanja LED diode direktno je povezan s temperaturom spoja. Ako rasipanje topline nije dobro, temperatura spoja će biti visoka i životni vijek će biti kratak. Stoga, samo izvozom toplotne energije što je prije moguće, temperatura LED svjetala može biti efektivno smanjena. Napajanje se može zaštititi od rada u stalnom okruženju visoke-temperature i izbjeći prerano starenje LED izvora svjetlosti zbog dugotrajnog-rad na visokoj{3}}radi.
Kako LED rasvjetna tijela smanjuju toplinu?
U normalnim uslovima postoje tri načina prenosa toplote: provodljivost, konvekcija i zračenje. Kondukcija znači da se toplota između objekata u direktnom kontaktu prenosi sa onog sa višom temperaturom na onaj sa nižom temperaturom. Konvekcija prenosi toplotu pomoću protoka fluida, dok za zračenje nije potreban nikakav medij, a grejni objekat oslobađa toplotu direktno u okolni prostor.
U praktičnim primjenama, glavna mjera za rasipanje topline kod LED rasvjetnih tijela velike{0}}e snage je korištenje hladnjaka. Hladnjak prenosi toplinu čipa na hladnjak kroz precizan kontakt sa površinom čipa. Hladnjak je obično toplotni provodnik sa mnogo rebara. Njegova potpuno proširena površina uvelike povećava toplinsko zračenje, a cirkulirajući zrak također može oduzeti više toplinske energije.
Slično najosnovnijem Ohmovom zakonu u proračunu strujnog kola, proračun rasipanja topline ima najosnovniju formulu
temperaturna razlika=termička otpornost * potrošnja energije
U slučaju hladnjaka, otpor oslobađanja topline između hladnjaka i okolnog zraka postaje toplinski otpor, a veličina protoka topline između hladnjaka i prostora je predstavljena potrošnjom energije čipa. Na ovaj način, zbog toplinskog otpora kada toplinski tok teče od hladnjaka do zraka, stvara se određena temperaturna razlika između hladnjaka i zraka, baš kao što će struja koja teče kroz otpor generirati napon. Slično, postojat će određeni toplinski otpor između hladnjaka i površine čipa. Jedinica toplotnog otpora je stepen /W. Prilikom odabira hladnjaka pored razmatranja mehaničke veličine, najvažniji parametar je toplinska otpornost hladnjaka. Što je toplinski otpor manji, to je veći kapacitet odvođenja topline radijatora.
Slijedi primjer proračuna toplotnog otpora u dizajnu kola:
Zahtjevi dizajna:
Snaga čipa 18,4w
Maksimalna temperatura površine čipa ne može preći 85 stepeni
Temperatura okoline (maksimalno) 45 stepeni
Toplotni otpor između hladnjaka i čipa je 0.1 stepen/W
Izračunajte toplinski otpor R potrebnog radijatora
(R plus 0.1)*18w=85 stepen -45 stepeni , dobiti R=2 stepen /W
Samo kada je termička otpornost odabranog hladnjaka manja od 2 stepena/W, možemo osigurati da temperatura spoja čipa neće preći 85 stepeni. Naravno, profesionalnije je realizovati precizne proračune kroz opremu, što je i način na koji mi idemo.
koje vrste hladnjaka?
Osim što brzo provodi toplinu od izvora topline do izgleda hladnjaka, glavna stvar svakog hladnjaka je da zrači toplinu u okolinu konvekcijom i zračenjem. Provođenje topline se bavi samo načinom prijenosa topline, a konvekcija topline je glavna funkcija hladnjaka. Na funkciju hladnjaka uglavnom utječu sposobnost površine odvođenja topline, oblik i prirodni intenzitet konvekcije. Toplotno zračenje je samo pomoćna funkcija. Budući da LED diode rade s visokom toplinom, moraju se koristiti legure aluminija veće toplinske provodljivosti. Generalno, postoje hladnjaci od štancanog aluminijuma, hladnjaci od ekstrudiranog aluminijuma, hladnjaci od - livenog aluminijuma, hladnjaci od hladnog ili toplotno kovanog aluminijuma.
Štancanje aluminijumskih hladnjaka
Tokom procesa proizvodnje, metalna rebra se štancaju, a zatim zavaruju na osnovu. Oni se obično koriste u aplikacijama male{0}}osvjetljenja. Štancani radijator ima prednosti lake automatizacije proizvodnje i niske cijene. Ali najveći nedostatak je loša izvedba.Hladnjaci od ekstrudiranog aluminijuma
Većina hladnjaka je napravljena od ekstrudiranog aluminija, a ovaj proces je koristan za većinu primjena. Jeftin je i može lako odrediti specifikacije. Glavni nedostatak ekstrudiranih radijatora je što je veličina ograničena maksimalnom širinom ekstruzije.Aluminijski hladnjaci za{0}}lijevanje pod pritiskom
To je trenutno najčešći izbor, sa toplotnom provodljivošću od 70-90W/mK, visokom termičkom efikasnošću, promjenjivim oblicima i jednostavnom mehanizacijom i automatizacijom. Hladnjak od livenog aluminija ograničen je na deblja rebra, što ga čini idealnim za primjenu prirodne konvekcije.Hladno ili toplotno kovani aluminijumski hladnjaci
Kovani radijatori izrađuju se kompresijom aluminijuma ili bakra i imaju mnogo primena. Radijator može biti hladno kovan ili toplo kovan. Ovi proizvodi imaju dobru toplotnu provodljivost, veliki izbor materijala, dobru strukturu odvođenja toplote, malu veličinu i malu težinu. Međutim, njihova proizvodnja je skupa.
Hladnjaci za proizvođača BW rasvjete
Izbor radijatora ovisi o specifičnoj situaciji izvedbe svakog dijela proizvoda. One koje najčešće koristimo su hladnjaci od-livenog aluminijuma, za led uličnu rasvjetu, led rasvjetu za područje, visokobaznu led svjetla, reflektore i zidne sklopove. Neki proizvodi za solarno svjetlo koriste-liveni aluminijum, a neki koriste ekstrudirane aluminijumske radijatore. LED svjetla za stadion imaju relativno veliku snagu i visoke zahtjeve za rasipanjem topline, pa se biraju hladnjaci od hladno-kovanog aluminija.
